Abstract: Однофазные кристаллы твердых растворов CsLa1-xCexAB4 (x = 0–1; A = Si, Ge; B = S, Se) были получены методом высокотемпературного ампульного синтеза в расплаве хлорида цезия и исследовались методами абсорбционной и низкотемпературной (от 5 К) люминесцентной спектроскопии, c расчетами зонной структуры с применением теории функционала плотности. Замена La→Ce, S→Se или Si→Ge проводит к уменьшению ширины запрещенной зоны, определенной в модели Тауца: Eg = 3.76 (CsLaSiS4), 3.50 (CsLaGeS4), 3.18 эВ (CsLaSiSe4). 4f5d возбужденные состояния Ce3+ лежат в запрещенной зоне, поэтому в спектрах фотолюминесценции (ФЛ) при любом значении параметра x наблюдается неэлементарная полоса d → f излучения ионов Ce3+ в области 520–600 нм. Кинетика затухания люминесценции Ce3+ при возбуждении импульсным электронным пучком или рентгеновским синхротронным излучением характеризуется доминирующей ns-составляющей. С увеличением параметра x время затухания сокращается [1]. При Т = 5 К в спектрах ФЛ всех нелегированных или слаболегированных ионами Се3+ матрицах появляются новые интенсивные полосы в видимой области и ~700–760 нм. Они обусловлены свечением автолокализованных экситонов (АЛЭ) и дефектов. С увеличением концентрации Се3+ излучение АЛЭ реабсорбируется за счет поглощения ионами Ce3+ и тушится в результате переноса энергии АЛЭ→Ce3+. ФЛ АЛЭ возбуждается исключительно в области края фундаментального поглощения и межзонных переходов. При низких температурах ФЛ Ce3+ ионов и дефектов эффективно возбуждаются как внутрицентровым или рекомбинационным путем, так и за счет создания экситонов, связанных на дефекте. Стоксов сдвиг полосы ФЛ АЛЭ, энергия связи экситонов, область температурного тушения эмиссии АЛЭ зависят от состава матрицы. При температурах выше ~25 К люминесценция АЛЭ тушится по закону Мотта за счет автоионизации экситонов. Монокристаллы CsLaSiB4, B = S, Se легированные ионами Ce+3, перспективны в качестве эффективных преобразователей ионизирующих излучений. Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ (проекты № FEUZ-2023-0013 и 121031700315-2).

Cite: Пустоваров В.А. , Таврунов Д.А. , Сапов А.А. , Тарасенко М.С.
Твердые растворы CsLa1-xCexAB4 (x = 0 1; A = Si, Ge; B = S, Se): электронная структура, оптические свойства
XIX Международный Феофиловский Симпозиум по спектроскопии кристаллов, легированных ионами редкоземельных и переходных металлов (IFS-2025) 10-14 нояб. 2025